CH626429A5

CH626429A5 - Method for enforcing a temperature distribution having isotherms perpendicular to the rotor axis in a centrifugal pump during stand-still

Info

Publication number: CH626429A5
Application number: CH66978A
Authority: CH
Inventors: Horst Flashaar
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1981-11-13
Also published as: FR2415217A1; DE2803578C2; DE2803578B1; FR2415217B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzwingen einer Temperatur-Verteilung mit in bezug auf die Welle einer Kreiselpumpe mindestens annähernd senkrechten Isothermen im Rotor und Stator während des Stillstandes dieser, bei einem von der Umgebungstemperatur abweichenden Tempe raturniveau arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Speisepumpe für den Arbeitsmittelkreislauf eines Kraftwerkes, welche Pumpe im Bereich der Wellenabdichtung einen in sich geschlossenen Sperrkreislauf aufweist, in dem mittels einer Hilfsfördereinrichtung während des Betriebs Fördermittel mindestens über einen Kühler und einen Filter umgewälzt wird.

Pumpen der vorstehend genannten Art, deren Wellenabdichtung beispielsweise in dem Buch E. Mayer «Axiale ^ Gleitringabdichtungen», 6. Auflage, Düsseldorf, 1977, in Bild 196 auf Seite 211 gezeigt ist, werden entweder durch die Thermo-Syphon-Wirkung ihres Sperr- oder Kühlkreislaufs für die Wellendichtung oder sogar durch einen separaten Kühlkreislauf, durch den aus Elastomeren bestehende Dichtelemente kühlgehalten werden, auch während des Stillstandes gekühlt. Dadurch kommt es in den Pumpenteilen zu Temperaturschichtungen mit schiefwinklig zur Wellenachse verlaufenden Gradienten; diese Schichtungen können zu einem Verziehen des Rotors und damit 2x1 einem Streifen beim Wiederanlaufen der Pumpe führen. Die erwähnten Schwierigkeiten treten besonders bei Speisepumpen für Kraftwerke auf, bei denen eine überschüssige Einheit, zu anderen

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Pumpen parallel geschaltet, vorhanden ist, die dauernd für den raschen Einsatz bei Störungen in einer der anderen Einheiten bereitgehalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einer derartigen Pumpe während des Stillstandes eine Temperaturverteilung zu erzwingen, durch die das geschilderte Verziehen der sich auf der Oberseite gegenüber der Unterseite unterschiedlich, abkühlenden Pumpenteile zumindest so weit vermindert wird, dass ein Anlaufen der Pumpe gefahrlos erfolgen kann.

Bei Pumpen mit der erwähnten Wellendichtungs-Kon-struktion wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in diesen Sperrkreislauf während des Stillstandes der Pumpe eine zusätzliche Menge Fördermittel unter Druck eingespeist und mindestens teilweise in den Fördermittelraum der Pumpe gepresst wird, wobei die Temperatur der zusätzlichen Fördermittelmenge unter der für die Materialien der Wellenabdichtung maximal zulässigen Temperatur gewählt wird.

Durch diese Massnahme wird ein zusätzliches Fördermittelvolumen — z. B. aus dem Kraftwerkskreislauf entnommenes Kondensat bei Speisewasserpumpen — in den mit Fördermittel als Sperrmittel gefüllten Sperrmittelkreislauf für die Wellendichtung gepresst. Für dieses Volumen muss ein entsprechendes Volumen relativ heissen Sperr- bzw. Fördermittels aus dem System verdrängt werden; die einzige Möglichkeit dafür besteht in einem Abfliessen durch die Spalten zwischen Rotor und Stator in den Fördermittel- bzw. Saugraum der Pumpe hinein. Durch das relativ kalte zufliessende Fördermittelvolumen werden dabei in den Pumpenteilen mindestens annähernd zur Wellenachse senkrecht verlaufende Temperaturschichtungen erzwungen und so ein Verziehen der Oberseite der Teile — insbesondere des Rotors — gegenüber der Unterseite verhindert.

Um eine verbesserte Verteilung des eingespeisten kalten Fördermittelvolumens über den Umfang der Spalten zu erreichen, ist es zweckmässig, wenn das zusätzliche Fördermittel gegen die Strömungsrichtung im Sperrkreislauf vor den Kühler in den Kühler in dem Sperrkreislauf eingespeist wird. Dadurch wird die im allgemeinen als Hilfsfördereinrichtung für den Sperrkreislauf auf der Welle vorhandene Förderschnecke als Drosselstrecke für das in den Fördermittelraum der Pumpe abfliessende, verdrängte Volumen ausgenützt.

Eine Pumpenanordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei der ein eine Hilfsfördereinrichtung, einen Filter und einen Kühler aufweisender, geschlossener Sperrkreislauf vorhanden ist, in dem während des Betriebs aus dem Pumpenraum stammendes Fördermedium zirkuliert, zeichnet sich durch eine mit einem Absperrorgan versehene Zuführleitung aus, die den Sperrkreislauf mit einer Stelle des Pumpenkreislaufs verbindet, an welcher bei Stillstand der Pumpe der Fördermitteldruck über dem Druck im Saugraum der Pumpe und die Fördermitteltemperatur unter dem für die Dichtungsmaterialien maximal zulässigen Temperaturniveau liegen.

Wie bereits erwähnt, eignet sich als einzuspeisendes Fördermittel beispielsweise nach der Kondensatpumpe, jedoch vor dem Vorwärmer entnommenes Kondensat; derartiges Kondensat hat neben einem geeigneten Druckniveau eine Temperatur bis etwa 50° C, die die im allgemeinen aus Elastomer-Material bestehenden Gleit- und/oder O-Ringe der Dichtungen nicht schädigt.

Weiterhin ist es konstruktiv einfach, als Absperrorgan in der Verbindungsleitung eine Rückschlagklappe zu verwenden, die bei sich infolge des Anlaufens der Pumpe aufbauendem Druck in dem Sperrkreislauf selbständig schliesst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in einem Schnitt schematisch eine

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Gleitringdichtung mit einem dazugehörigen Sperrkreislauf an 29, den fördermittelseitig der Gleitringe gelegenen Raum 17, einer Wellendurchführung durch ein Pumpengehäuse. einen Austrittskanal 18 und einen Filter 19, der mittels der

In einem nur bruchstückhaft gezeigten Pumpengehäuse 1 Absperrorgane 20 und eines Bypasses 21 überbrückt ist, zu einer Zentrifugalpumpe ist der Durchtritt einer Welle 2, an die einem Kühler 22. Von diesem aus wird der Kreislauf 16 über auf der linken Seite der Darstellung ein nicht gezeigter An- 5 einen Kanal 23 und einen Kammerraum 24 auf der Saugtrieb angeschlossen werden kann, mit Hilfe einer Gleitring- seite der Förderstrecke 15 geschlossen.

dichtung abgedichtet; die Welle 2 setzt sich auf der rechten Zur Durchführung des érfindungsgemâssen Verfahrens

Seite durch den Saugraum der Pumpe hindurch zu ebenfalls mündet in diesen Kreislauf 16, der bei laufender Pumpe in nicht gezeigten Laufrädern fort. Richtung der angedeuteten Pfeile von dem Sperrmittel durch-

In die sich nach innen stufenförmig verengende Wellen- io strömt wird, stromaufwärts des Filters 19 eine Zuführleitung Öffnung des Gehäuses 1 ist von aussen die Gleitringdichtung 25, in der eine Rückschlagklappe 26 und ein weiteres Ab-einschliesslich eines zusätzlichen Kühlsystems als patronen- sperrorgan 27 vorgesehen sind. Das Organ 27 dient zum Abartiges Ganzes eingeschoben und über einen Gehäusedeckel 3 schliessen des Systems bei evtl. notwendiger Wartung der mittels Schrauben 4 im Gehäuse 1 befestigt. Klappe 26.

Das innerste Element der «Patrone» ist eine Wellenhülse 15 Diese Leitung 25 beginnt, wie bereits erwähnt, an einer 6, an der ein umlaufender Gegenring 7 der Dichtung über geeignet ausgewählten Stelle des Pumpenkreislaufs, der För-einen Trägerring 8 befestigt ist. Mit dem Gegenring 7 wirkt dermittel entnommen werden kann, um so — entgegen der ein stationärer Gleitring 9 zusammen, der in einem Gehäuse- Durchflussrichtung in dem dauernd mit Sperrmittel gefüllten ring 10 gehalten ist; dieser wiederum stützt sich über Feder- Kreislauf 16 während des Betriebs — bei Stillstand der Pum-elemente 11 im Gehäusedeckel 3 ab. 20 pe durch den Austrittskanal 18, den Raum 17 und den Spalt

Den beiden Ringen 7 und 8 fördermittelseitig vorgelagert 29 zunächst bis zu dem Fördergewinde 15 gepresst zu wer-ist ein die Welle 2 umschliessender Kühlmantel 12, der über den. Dieses bildet zunächst einmal einen erhöhten WiderKanäle 31 und 32 an einen externen, nicht weiter dargestell- stand für den Fluss des zugeführten Fördermittels, wodurch ten Kühlkreislauf angeschlossen ist. Der Kühlmantel 12 ist dieses im Raum 17 und dem Spalt 29 zu einer verbesserten mit einem Kühleinsatz 14 fest verbunden, z. B. verschweisst, 25 Verteilung in Umfangsrichtung gezwungen wird, ehe es das der seinerseits mit Schrauben 28 am Gehäusedeckel 3 be- Fördergewinde 15 passiert und durch den Raum 24 und festigt ist. einen Spalt 30 zwischen der Wellenhülse 6 und dem Kühl-

Über Dichtringe 13 ist der sich aussen entsprechend den einsatz 14 hindurch in den Fördermittelraum der Pumpe Stufen der Gehäuseöffnung erweiternde Kühlmantel 12, der fliesst. Durch dieses zusätzlich eingespeiste Fördermittel-das äusserste Element der Dichtungspatrone bildet, gegen das30 volumen niedriger Temperatur wird relativ heisses Sperr-Gehäuse 1 abgedichtet. Weitere Dichtungen sind mit 5 be- bzw. Fördermittel aus einem Teil des Kreislaufs 16 und den zeichnet. Räumen 17 und 24 sowie dem Spalt 29 und dem wesent-

Sich gegenüberstehend sind am umlaufenden Trägerring liehen Spalt 30 verdrängt. Rotor und Stator werden durch 8 und im Kühlmantel 12 Fördergewinde 15 vorgesehen, die nachfliessendes relativ kaltes Fördermittel auf dem ganzen die Hilfsfördereinrichtung eines geschlossenen Sperrkreislaufs 35 Umfang gleichmässig gekühlt; auf diese Weise wird die ge-16 bilden. Dieser führt von dem — bei laufender Pumpe — wünschte Temperaturschichtung möglichst senkrecht zur druckseitigen Ende des Fördergewindes 15 über einen Spalt Wellenachse erzwungen.

M 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Erzwingen einer Temperatur-Verteilung mit in bezug auf die Welle einer Kreiselpumpe mindestens annähernd senkrechten Isothermen im Rotor und Stator während des Stillstandes dieser, bei einem von der Um- 5 gebungstemperatur abweichenden Temperaturniveau arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Speisepumpe für den Arbeitsmittelkreislauf eines Kraftwerkes, welche Pumpe im Bereich der Wellenabdichtung einen in sich geschlossenen Sperrkreislauf aufweist, in dem mittels einer Hilfsförderein- 10 richtung während des Betriebs Fördermittel mindestens über einen Kühler und einen Filter umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in diesen Sperrkreislauf (16) während des Stillstandes der Pumpe eine zusätzliche Menge Fördermittel unter Druck eingespeist und mindestens teilweise in den 15 Fördermittelraum der Pumpe gepresst wird, wobei die Temperatur der zusätzlichen Fördermittelmenge unter der für die Materialien der Wellenabdichtung maximal zulässigen Temperatur gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hilfsförderein- 20 richtung ein mit der Welle verbundenes Förderelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Fördermittel gegen die Strömungsrichtung im Sperrkreislauf vor dem Kühler in den Sperrkreislauf eingespeist wird.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein eine Hilfsfördereinrichtung (15),

einen Filter (19) und einen Kühler (12) aufweisender, geschlossener Sperrkreislauf (16) vorhanden ist, in dem während des Betriebs aus dem Pumpenraum stammendes Fördermedium zirkuliert, gekennzeichnet durch eine mit einem Absperrorgan (26) versehene Zuführleitung (25), die den Sperrkreislauf (16) mit einer Stelle des Pumpenkreislaufs verbindet, an welcher bei Stillstand der Pumpe der Fördermitteldruck über dem Druck im Saugraum der Pumpe und die Fördermitteltemperatur unter dem für die Dichtungsmate- 35 rialien (5, 7, 9, 13) maximal zulässigen Temperaturniveau liegen.

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